Διαχείρηση Αέριων Εκπομπών από την Ξήρανση Βιοαποβλήτων - Ψαρράς, Κωνσταντίνος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, 2015)
Κατά τη διάρκεια της διεργασίας της ξήρανσης σχηματίζονται διάφορες ενώσεις κυρίως πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs), οι οποίες εκπέμπονται ως αέρια στην ατμόσφαιρα. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με τη συνεχή εισροή τους στο περιβάλλον, μπορεί να δημιουργήσει τόσο περιβαλλοντικά όσο και προβλήματα υγείας. Οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) αποτελούν μια από τις σημαντικότερες κατηγορίες χημικών ρυπαντών εξαιτίας του μεγάλου ποσοστού εμφάνισής τους τόσο στην ατμόσφαιρα όσο και στους εσωτερικούς χώρους. Τα τελευταία χρόνια λόγω της θέσπιση νέων αυστηρότερων νομοθετικών πλαισίων με στόχο τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα για την αντιμετώπιση των δυσμενών περιβαλλοντικών φαινομένων και των σοβαρών βραχυπρόθεσμων και μακροπρόθεσμων προβλημάτων που προκαλούν στην ανθρώπινη υγεία, κατέστησε επιτακτική ανάγκη η προσπάθεια ανεύρεσης αποτελεσματικών μεθόδων για τη μείωση της συγκέντρωσης τους στον αέρα. Στα πλαίσια της προσπάθειας αυτής, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη και εφαρμογή των προχωρημένων τεχνολογιών οξείδωσης (Advanced Oxidation Technologies and Processes AOPs) και ειδικότερα των τεχνολογιών κατάλυσης υπό την επίδραση ακτινοβολίας, γνωστές με τον όρο φωτοκατάλυση, λόγω των πλεονεκτημάτων που οι μέθοδοι αυτές προσφέρουν σε αντίθεση με τις συμβατικές μεθόδους απορρύπανσης. Σκοπός της παρούσα εργασίας, είναι α) ο προσδιορισμός των αερίων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από την ξήρανση του βιοαποδομήσιμου κλάσματος των απορριμμάτων και β) η διερεύνηση των δυνατοτήτων που προσφέρει η φωτοκαταλυτική τεχνολογία για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των πτητικών οργανικών ρύπων, αξιοποιώντας την πλούσια εμπειρία στο πεδίο της νανοτεχνολογίας. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στην αξιοποίηση των διαθέσιμων τεχνικών παρασκευής νανοδομώνδομών διοξειδίου του τιτανίου για την σύνθεση υλικών και κατόπιν την μελέτη της ικανότητας αυτών να καταστρέφουν (τόσο υπό υπεριώδη όσο και ορατή ακτινοβολία) επικίνδυνες χημικές ενώσεις και συγκεκριμένα τους οργανικούς ρύπους βενζόλιο, τολουόλιο, αιθυλοβενζόλιο και ξυλόλια (ο και π), ενώσεις οι οποίες βρίσκονται μεταξύ των στοχοποιημένων ενώσεων των περιβαλλοντικών κανονισμών εξαιτίας των σοβαρών επιπτώσεών τους στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον, οξειδώνοντάς τις φωτοκαταλυτικά. Σε αυτήν την εργασία, η μελέτη της φωτοκαταλυτικής διάσπασης των οργανικών αυτών ρύπων πραγματοποιήθηκε σε πρότυπο αυλωτό φωτοκαταλυτικός αντιδραστήρα, αποικοδόμησης αερίων ρύπων, με κλίνη καταλύτη και χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένα συστήματα φωτοκαταλυτικής οξείδωσης αέριων ρύπων. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν κάτω από πραγματικές συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας και για συγκεντρώσεις ρύπων αποκλειστικά σε κλίμακες της τάξης των ppb. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι οι παρατηρούμενες συγκεντρώσεις των πτητικών οργανικών ενώσεων που εκπέμπονται κατά τη διεργασία της οικιακής ξήρανσης βιοαποβλήτων είναι κάτω από τις κατευθυντήριες γραμμές της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τον αέρα του χώρου εργασίας Επίσης, τα αποτελέσματα των φωτοκαταλυτικών μετρήσεων έδειξαν ότι το TiO2 ντοπαρισμένο με άζωτο, χαρακτηρίζεται από αρκετά υψηλή φωτοκαταλυτική δραστικότητα έναντι των VOCs με τις τιμές του ρυθμού φωτοαποικοδόμησης να κυμαίνονται κάτω από την υπεριώδη ακτινοβολία: 0,286mg/m2·s, 0,571mg/m2·s, 0,259mg/m2·s και 0,257mg/m2·s και τιμές φωτοκαταλυτικής απόδοσης: 78,40 - 87,82%, 67,91 - 81,96%, 62,29 - 84,30% και 69,99 - 82,11% για τα τολουόλιο, p και ο ξυλόλιο, αιθυλοβενζόλιο αντίστοιχα. Και υπό ορατή ακτινοβολία οι τιμές του ρυθμού φωτοαποικοδόμησης ήταν: 0,041mg/m2·s, 0,126mg/m2·s, 0,056mg/m2·s και 0,050mg/m2·s με τιμές της φωτοκαταλυτικής απόδοσης: 24,23%, 70,85%, 60,51% και 59,71% για τα τολουόλιο, p και ο ξυλόλιο, αιθυλοβενζόλιο αντίστοιχα. Τέλος, οι αναλύσεις SEM-EDX και XRD επιβεβαίωσαν το σχηματισμό TiO2 στην επιφάνεια του σχηματιζόμενου υμενίου και την επιθυμητή κρυσταλλική δομη για την καλύτερη φωτοκαταλυτική συμπεριφορά του υλικού.